sábado, 28 de junio de 2008

Tunguska, la hipótesis telúrica

Antes de comentar esta teoría sobre el evento que ocurrió el 30 de junio de 1908 en proximidades del río Podkammenaya Tunguska, región central de la Siberia, permitanme presentar a quien es su mayor defensor, Wolfang Kundt, profesor de la Universidad de Bonn, Alemania, nacido en 1931 en la ciudad de Hamburgo. Su especialidad es la Cosmología, pero la extendió posteriormente a las Ciencias Planetarias, Geofísica y Biofísica y es además autor del libro Astrophysics: A New Approach (Ed. Springer, 2006) . Más allá de estos méritos, es una persona de gran actividad y excelente humor, al menos así me lo reveló en la serie de mails que intercambié con él las últimas semanas. Lo que más impresiona de Kundt es su visión particular, la capacidad de ver los hechos con otra perspectiva. Se suele decir que en ciencias, más importante que encontrar respuestas es identificar preguntas. Para esto es necesario tener una mirada diferente. Al leer a Kundt me ocurre lo mismo que cuando me enfrento a los trabajos de Fred Hoyle, astrónomo inglés que siempre fue una voz discordante en el mundo de la astronomía. Si todos piensan igual, nadie piensa, dice el físico y filántropo marplatense Pablo Sisterna. Vamos a ver como podemos pensar diferente un hecho que la comunidad ya había decretado ser de origen extraterrestre.

La Propuesta

Resumimos la propuesta de Kundt y después la justificamos. En Tunguska, en 1908 no cayó ningún meteorito ni cometa sino que ocurrió una eyección de 10 millones de toneladas de gas natural parte del cual entró en ignición.


Las Justificaciones

La razón más poderosa para justificar esta teoría es la falta de un cráter o de restos del material que formó parte del meteorito entrante a pesar de que han sido hallados restos de meteoritos 100.000 veces más pequeños

El segundo motivo es estadístico y resulta llamativo que no haya sido invocado hasta ahora. Vivimos en un planeta tectónicamente activo. A igual energía liberada hay más fenómenos tectónicos o volcánicos (yo los he llamado de telúricos de manera general) que extraterrestres. Walter Álvarez, que junto a su padre Luis es uno de los creadores de la teoría de que los dinosaurios fueron destruidos por las consecuencias climáticas de la caída de un inmenso meteorito, evalúa que sólo 3% de los cráteres que hay en la Tierra tienen origen en un asteroide.

Si a este argumento probabilístico agregamos que el epicentro del evento Tunguska está en el centro de un antiguo cráter volcánico, el Kulikovskii, que forma parte del complejo tectónico-volcánico de Khushminskii y que un gran número de fallas tectónicas atraviesa la región, nuestro convencimiento va en aumento. En aquel fatídico día de 1908, algunos testigos relatan haber observado la aparición de agujeros en el suelo con forma de chimeneas con diámetros de hasta 50 m y un pozo de un km de extensión. La primera expedición de Kulik en 1927 encontró estos agujeros llenos de agua y describió la región central de la catástrofe como un calderón o anfiteatro. Es probable que los bólidos que los testigos observaron en el cielo fueran los gases encendidos. Uno de esos relatos habla de un objeto brillante cayendo durante 10 minutos... lleva menos de 10 segundos el pasaje de un asteroide por el cielo. Y el calor sentido a 65 km de distancia, en Vannavara, probablemente fue producto de las intensas llamas que se elevaron al cielo. Durante las búsquedas por material remanente del meteorito se encontraron anomalías químicas que son consistentes con la emisión de gases terrestres, pero no con la presencia de materia de origen cósmico. En 1999, una expedición a la zona registró una eyección de gas Radón que duró unas 4 horas, en las proximidades del Lago Cheko, a unos 10 km del epicentro del evento de 1908.

Las noches blancas de Europa pueden ser explicadas por el metano expelido que llegó a una altura de 500 km donde dispersó la luz solar. Un fenómeno semejante fue observado durante la explosión del volcán de Krakatoa en 1883. Todas estas conclusiones están sustentadas por el cálculo de las magnitudes físicas más relevantes.

Kundt presentó estas conclusiones en un congreso internacional dedicado al evento realizado en el año de 2001 en Moscú y en Krasnoyarsk, capital de la provincia rusa (en realidad el krai) de igual nombre donde ocurrieron los hechos y en una serie de artículos publicados en revistas científicas. Aunque la teoría no cuenta con muchos adherentes, me dijo que la TV 3SAT alemana preparó un programa especial sobre el evento con su participación que fue al aire el viernes 27/06/2008. Es importante mencionar que Kundt le da el crédito de la idea a Andrei Olkhovatov, físico ruso hoy en día trabajando de forma independiente, gran entusiasta del estudio del evento, organizador de la conferencia de 2001 y de una similar que al momento de escribir estas líneas está acabando.

Tunguska no es un evento cualquiera. Junto con la desaparición de los dinosaurios por la colisión de un meteorito, es el fenómeno más citado cuando se habla del peligro de los NEAs. Forma parte tanto del inventario científico como del inconciente colectivo que respaldan políticas públicas como el programa spaceguard de la NASA. Tal vez estamos dirigiendo esfuerzos y dinero en el objetivo equivocado. Tal vez estamos provocando mayor consternación que la necesaria en una población día a día más neurótica. Precisamos encontrar el equilibrio justo.

† Este es un libro de texto para estudiantes de astronomía, sin embargo en sus páginas finales Kundt agrega 100 explicaciones alternativas a problemas de la astrofísica actual. Entre ellas cuestiona que se haya observado algún Agujero Negro. En su último mail me dice que ya son 118 las alternativas... Acabo de comprar el libro por Amazon, confieso que estoy impaciente por leerlo.

‡ Recién ahora tomo conocimiento del trabajo de Olkhovatov. Si en su lectura encuentro nuevas consideraciones que sean importantes las publicaré en un futuro blog.

viernes, 27 de junio de 2008

Tunguska, la hipótesis meteorítica

Como ya comentamos anteriormente, la idea de que en Tunguska cayó un meteorito de gran dimensión fue la primera hipótesis planteada por Leonid Kulik en la década de 1920. Pero como no hallaron ni meteoro, ni cráter, la misma fue perdiendo fuerza y durante décadas se prefirió pensar en un cometa.

La situación mudó en 1983 cuando Z. Sekanina publicó un trabajo extenso titulado "The Tunguska Event: no cometary signature in evidence" (El evento Tunguska: sin evidencias de un cometa), trabajo publicado en la revista Astronomical Journal. En la opinión de Sekanina um bólido ingresando a 30 ou 40 km/s soportaría presiones de mas de 1.000.000 de hectopascales o aproximadamente mil atmósferas si llegase hasta una altura de 10 km. Un cometa es más o menos un copo de nieve gigante, por lo tanto, concluye Sekanina, no resistiría tanta presión, habría explotado a una altura mayor y su energa no habría provocado tanta destrucción. Por el contrario él utiliza otros eventos registrados para extrapolar cual habría sido la presión soportada por el objeto que cayó en Tunguska. Esa presión, próxima a doscientas atmósferas (200.000 hectopascales) corresponde a un objeto entrando a una velocidad de 10 km/s de donde se infiere que debería haber sido un asteroide (los cometas son normalmente mas veloces). Este argumento junto con otros (como la inconsistencia de la órbita del supuesto cometa, o la masa necesaria) lo llevan a postular que el TCB (Tunguska Cosmic Body u Objeto Cósmico de Tunguska) fue un NEA, del grupo de los Apollo, de 90 a 190 m de diámetro orbitando entre 1 y 1,5 UA.

Sin embargo, Sekanina postulaba un asteroide metálico que por su restistencia es capaz de llegar hasta el suelo sin explotar, hecho problemático porque nunca fue encontrado ni él ni su cráter. Por eso no fue fácil para la teoría ganar adeptos. Hasta que 10 años después, Chris Chyba, Paul Thomas y Kevin Zahnle publicaron un artículo en la revista Nature: The 1908 Tunguska explosion: atmospheric disruption of a stony asteroid (La explosión de Tunguska en 1908: la ruptura atmosférica de un asteroide rocoso). El argumento central de ellos es que el NEA que ingresó en Tunguska en 1908 fue un asteroide rocoso, bastante más rígido que un cometa, pero no tanto como un meteorito metálico. Ellos mejoraron los modelos teóricos de la entrada de asteroides a la atmósfera y llegaron a la conclusión de que es perfectamente posible considerar que un objeto rocoso de entre 20 y 30 m de diámetro, entrando a una velocidad de entre 15 e 25 km/s se habría roto, literalmente aplastado, por la acción de la presión atmosférica a una altura de 10 km produciendo una onda expansiva que liberaró entre 10 y 20 Mtones de energía, exactamente la necesaria para derribar los árboles. Para explicar las noches blancas en Londres, los autores consideran que la onda expansiva lanzó grandes cantidades de vapor de agua del propio lugar de la explosión a una altura de 50 km . Allí os vientos estratosféricos la transportaron a miles de km creando nubes noctilucentes encima de Londres y otras ciudades de Europa occidental.

El trabajo fue un milestone en la historia de Tunguska y representó un golpe de timón en las interpretaciones. Recuerdo todavía la excitación y repercusión que provocó la publicación, la revista dedicó una editorial al tema ponderando que era el fin de las controversias: Tunguska cae a Tierra decía H. J. Melosh del Laboratorio Planetario y Lunar de la Universidad de Arizona.

Hasta cierto punto la conclusión de Chyba y su colaboradores es preocupante. Un asteroide de apenas 10 m de diámetro sería capaz de devastar una ciudad. Recordamos que la energía liberada es 1.000 veces mayor que la bomba de Hiroshima. Y que el catálogo de NEAs de la NASA, todavía incompleto, incluye sólo objetos de 1 km de diámetro o más. El asteroide de Tunguska fue un fargmento minúsculo, imposible de ser detectado con anticipación suficiente y que, de haber caido tres horas después, habría acertado de lleno en Moscú como el escritor Arthur Clarke dice en el comienzo de su novela de ciencia ficción Cita con Rama. Resulta muy decepcionante reconocer que estamos destinados a esperar que en cualquier momento una astilla cósmica acierte una de nuestras ciudades más populosas originando una masacre.

La frecuencia de eventos tipo Tunguska fue evaluada en 1 a cada 200 a 1.000 años. Estamos cumpliendo 100 años desde la última vez que una roca cósmica casi destruyó la capital de un imperio. Estaremos próximos a atestiguar la desaparición de una de nuestras grandes capitales?

O existe una tercera explicación? Tal vez en Tunguska no cayó nada del cielo y es por eso que nada fue encontrado en el suelo. A esta teoria final nos dedicaremos en la última entrada de esta serie apacionante....

martes, 24 de junio de 2008

Tunguska, la hipótesis cometária

Cuando Leonid Kulik visitó por primera vez en 1927 el escenario del Evento Tunguska, quedó sorprendido por no encontrar restos del meteorito que lo habría producido. No sólo no encontró al meteorito, sino que tampoco halló el cráter que debería haber producido. Los sucesivos viajes de exploración no le permitieron encontrar más pistas. Más allá de algunas exóticas explicaciones, como la entrada de una cantidad apreciable de antimateria en la atmósfera, o el pasaje de un agujero negro, poco a poco se fue formando la idea de que un objeto extraterrestre ingresó a la Tierra y explotó a gran altura. Como los asteroides son bastante resistentes a las tensiones, la hipótesis de que un cometa fue el responsable de Tunguska cobró fuerza principalmente a través de la sugerencia hecha por Harlow Shapley, uno de los mayores astrónomos norteamericanos de su época†.



Imagen compuesta del núcleo del cometa Temple obtenida por la sonda de NASA Deep Impact el 4 de julio de 2005 mientras lo sobrevolaba a 10 km/s. El polvo supervicial de aproximadamente 10 cm de espesor, está cocinado dándole una impresión de rigidez como la de un asteroide. La nieve sucia está por debajo.


Los cometas son básicamente hielo (o nieve) sucio. Sin embargo su naturaleza química nos es bastante desconocida con una indeteterminación que va desde 0,1 a 1 g/cm3 en su densidad. Este hielo está formado mayormente por agua, en menor proporción por monóxido y dióxido de carbono y algo de amoníaco. El núcleo debe estar lleno de agujeros, algo así con un 20% de su volumen estaría agujereado lo que disminuye todavía más su densidad. El resto es polvo, en forma de metal, en su mayoría por níquel, y un poco menos por hierro. Además del hielo y el metal hay compuestos rocosos: óxidos de hierro, de magnesio y de silicio. Así tenemos el modelo simplificado del núcleo de un cometa formado por 98,4% de gas, 1,1% de hielo, 0,4% de rocas y 0,09% de metales. Los cometas se crearon por el agregado casual de hielo y polvo y su temperatura interior nunca debe haber sobrepasado los 200 K (73 grados Celsius abajo de cero), por ese motivo su materia primitiva no debe haber sido alterada y de esta forma son la fuente de información de la materia prima que formó al Sistema Solar. Los cometas orbitan en torno al Sol con períodos que van desde algunos años como el Encke, hasta algunos siglos. Existen además cometas que tienen órbitas parabólicas o hiperbólicas y por lo tanto pasan una vez para desaparecer de nuestra vista. Desde la instalación del telescopio LASCO en el satélite de observación solar SoHO, se comprobó que una gran cantidad de cometas cae al Sol.





Esquema del núcleo de un cometa. Obsérvense los agujeros internos. La superficie del cometa está cubierta de polvo cocinado por las erupciones internas del propio cometa. (Extraido de The Nature of Comets., David Hughes, en Solar System Update, Ed.: Blondel & Mason, Springer, 2006)


Un cometa tiene muy poca masa, y bastante brillo. Eso ya había sido notado por astrónomos en el siglo XVIII al ver el pasaje de un cometa cerca del sistema de Júpiter y sus lunas y no notar ninguna perturbación. Además de poca masa, tienen poca capacidad para soportar deformaciones y se quiebran rápidamente. Eso fue observado en vivo en julio de 1994 cuando el cometa Shoemaker-Levy 9 se partió en una veintena de pedazos en su caída hacia Júpiter. A pesar de esto algunos cometas pueden ser bastante grandes, como el Halley que mide unos 15 km y moverse a gran velocidad (en torno a 30 o 40 km/s); por lo tanto su colisión puede ser bastante peligrosa.

Así que la hipótesis cometaria ganó fuerza, sobre todo después que el astrónomo L'ubor Kresák sugiriese que un pedazo del cometa Encke cayó sobre la Tierra. El cometa, cuyo nombre oficial es P/Encke, tiene un período de apenas 40 meses, el polvo que se desprende de él forma un rastro en el cielo que cuando es atravezado por la Tierra crea una lluvia de estrellas fugaces llamada beta taurides con pico el 30 de junio. Kresák estudió que la dirección del bólido que impactó en Siberia vendría del Sol, lo que habría facilitado su ocultación. El cometa habría entrado a la velocidad característica de órbita de 30 a 40 km/s explotando en una fracción de segundo a su entrada a la atmósfera haciendo que la mayor parte de su masa permaneciese a gran altura, formando una pluma que alcanzó a Europa y, por reflección de la luz solar, iluminó sus noches por varios días hasta desaparecer.

El modelo, a grosso modo, es el que acabamos de contar. Los detalles, sin embargo, parecen no encajar perfectamente en las evidencias. Su mayor ventaja es la explicación de la falta de un cráter y la posibilidad de ser una fuente de masa suficiente para provocar las noches blancas en Londres. El problema es que según cálculos recientes la fragilidad de un cometa no le permitiría llegar ni hasta los 10 km de altura necesarios para justificar la devastación de los bosques siberianos en Tunguska, habría desaparecido mucho antes a una altura en la que su daño no habría sido tan severo, así lo entiende el astrónomo del Caltech, Z. Sekanina. La hipótesis cometaria sigue siendo defendida en la actualidad por V. Bronshten de la Academia Rusa de Ciencias y, dada la incertidumbre en las otras teorías, no completamente descartada por la comunidad científica.

En la próxima entrega, analizaremos la hipótesis meteorítica.

† Harlow Shpaley protagonizó un famosísimo debate con su colega Heber Curtis que fue transmitido en directo por la radio. El debate se centraba en los métodos para determinar distancias, la implicación de los métodos era el tamaño del Universo y en particular si las "nebulosas espirales" son objetos de la Vía Láctea o no. Estas nebulosas espirales son lo que hoy llamamos Galaxias. El Gran Debate dio como vencedor a Curtis, cuya conclusión era que las nebulosas pertenecen a la Vía Láctea (y el Universo es pequeño). Edwin Hubble, pocos años más tarde, acabó con la discusión al demostrar que Curtis estaba equivocado y dio la razón a Shapley. Más información (en inglés) en la Wikipedia: The Great Debate.